Quadrant

Quadrant géométrique et horaire, F. Vitioli, Italie, 1577, inv.G.1898
côté=11 cm
© Musées royaux d’Art et d’Histoire

Portfolio :

Qui ?

Ptolémée (v. 90-v. 168) est le premier à décrire l’utilisation du quadrant astronomique au IIe siècle ap. J.-C. ; le quadrant à fil à plomb, quant à lui, semble apparaître au IXe siècle dans le monde arabe, peut-être sous la plume d’Al-Khwarizmi (v. 783-v. 850).

Quand ?

La première mention du quadrant astronomique remonte à l’Almageste de Ptolémée (v. 90-v. 168), celle du quadrant à fil à plomb peut-être au IXe siècle.

Évolution :

Le quadrant a fil à plomb, qui servait à connaître l’heure, est utilisé en Europe depuis le XIIIe siècle. L’une des mentions les plus anciennes provient de l’œuvre de Jean de Sacrobosco.
D’autres types de quadrants se sont ensuite développés (le précédent restant cependant en usage). A peu près au même moment, apparaît le quadrant astrolabe, sorte d’astrolabe pliée en quatre. L’un des premiers à le mentionner, en Occident, est Profatius, astronome juif actif à Montpellier au XIIIe siècle, mais l’instrument est sans doute d’origine arabe. Une évolution du quadrant astrolabe, le quartier de Gunter, créé par Edmund Gunter (1581-1626) en 1623, s’avère particulièrement utile aux navigateurs.
En navigation encore, il faut citer d’autres évolutions du quadrant : le quadrant de John Hadley (1682-1744) basé sur une invention de Newton et datée de 1731. Puis le sextant (60°) créé par John Campbell (v. 1720-1790) au milieu du XVIIIe siècle.

Pour quoi ?

Le quadrant est un des plus anciens instruments d’astronomie et de navigation céleste. Il permet de mesurer la hauteur du soleil et des astres, et de déterminer l’heure.

Comment ?

Il existe différents types de quadrant :

• le quadrant mural : ce quadrant est fixe et était utilisé pour mesurer la hauteur des astres.
• Le quadrant géométrique : ce quadrant était utilisé dans la navigation et permettait de connaître la latitude du navire en mesurant la hauteur du soleil ou d’une étoile. Il était agrémenté d’un fil à plomb et d’une perle coulissant le long de celui-ci ce qui permettait également de déterminer l’heure.
• Le quadrant de Davis : ce quadrant permettait de mesurer la latitude grâce à la hauteur du soleil mais en visant celui-ci de dos. L’observateur regarde l’horizon à travers une ligne de visée (C) et observe la plaque (B) en même temps. Sur cette plaque se dessine l’ombre de l’objet en A et, comme les rayons du soleil sont parallèles, l’addition de la mesure de l’angle entre A et C donne la hauteur du Soleil.

• le quadrant de Hadley : il s’agit en fait d’un octant (45°) mais gradué en 90°. L’observateur visait l’horizon grâce à une petite lunette en O. Grâce au miroir de l’horizon et au miroir pivotant, l’objet observé et l’horizon se superposaient.
• Lorsqu’on réalise une rotation d’un angle donné du miroir pivotant, l’image tourne du double ce qui explique la graduation de 90°. La mesure ne dépendant pas de l’ombre, on pouvait réaliser des mesures à partir des étoiles.

Mesure de la hauteur d’un astre :
Il suffit de tenir le quadrant verticalement (ce qui peut être vérifié grâce au fil à plomb) et de viser l’astre considéré au travers des deux pinnules perpendiculaires au plan de l’instrument.
Dans le cas d’un quadrant mural, l’alidade se déplace sur les graduations et donne directement l’angle de hauteur.
Dans le cas du quadrant géométrique, l’angle est donné par le fil à plomb sur le bord gradué. Son usage était très simple. Le seul inconvénient est la sensibilité du fil à plomb au moindre mouvement.

Mesure de l’heure :
Des lignes horaires sont tracées sur sa surface à côté d’autres indications topographiques et astronomiques. Les heures sont indiquées par une perle coulissant le long d’un fil à plomb. Les abaques sont dessinées en fonction de la période de l’année.

Œuvres liées :

Références :

DUTARTE Philippe, Les instruments de l’astronomie ancienne, de l’Antiquité à la Renaissance, Paris, 2006.
RANDIER Jean, L’instrument de marine, La Falaise, 2006.
http://fr.wikipedia.org/wiki/Al-Khawarizmi
http://fr.wikipedia.org/wiki/Edmund_Gunter
http://en.wikipedia.org/wiki/John_Campbell_(Royal_Navy_officer)